Spectral radiance reconstruction from trichromatic camera responses based on orthogonal test and regularized algorithm

Reconstruction of spectral information based on multi‐channel image system is a significant problem in color reproduction, detection, and recognition. A spectral radiance reconstruction from trichromatic digital camera responses is researched in this article. The mapping relationship between the trichromatic imaging system response and the incident spectral radiance is analyzed. Then, in order to remove the ill‐posedness of the problem, a regularized constraint solution model of spectral radiance reconstruction matrix is established. And the spectral radiance can be reconstructed by spectral radiance reconstruction matrices and trichromatic imaging system response. Finally, the spectral radiance reconstruction matrix is estimated by the system radiometric calibration experiment. The input radiance is offered by a LCD display. A 3‐factor and 9‐level orthogonal test is designed for the calibration experiment, and a test set of 24 colors is used for precision analysis. The results show that the average relative mean error of our method is 8.69%, it is lower than that of Wiener filtering method by 2.84%. The method can reconstruct spectral radiance information effectively.     

超高速碰撞天然白云石板产生光谱辐射的实验研究

为了研究深空未知物质的元素组成,利用瞬态光谱测量系统和二级氢气炮加载系统,进行了球状铝弹丸超高速碰撞天然白云石板产生光谱辐射的实验研究,得到了多组碰撞角度相同,碰撞速度不同的元素光谱图;实验结果表明：碰撞光谱的元素组成与弹靶的物质成分基本一致;不同碰撞速度所产生的碰撞光谱及特征一致,但光谱辐射强度不同,碰撞速度越高,各元素的光谱辐射强度越强;瞬态光谱测量系统和二级氢气炮加载系统是测量超高速碰撞光谱的有效手段。     

一种飞行器蒙皮红外辐射图像生成方法

提出了一种实用的飞行器蒙皮红外辐射图像生成方法。首先是飞行器的几何建模与网格化并通过建立控制方程求解蒙皮温度场;其次,通过飞行器蒙皮红外辐射各单元面按深度排序后依次投影,实现了数据从三维空间到二维平面的转换,生成了各个角度的飞行器蒙皮温度分布图,进而计算辐射亮度并进行规格化处理。利用图像表达方式,实现飞行器蒙皮红外波段辐射亮度成像。实验证明,该方法简单实用,为研究飞行器蒙皮红外辐射分布提供了有效的表现形式。     

基于辐射亮度反演的TDI CCD相机的响应非均匀性校正

分析了TDI CCD的各种噪声,重点研究了响应非均匀性和固定图形噪声对成像质量的影响,通过辐射亮度反演的方法对响应非均匀性进行了校正。实验结果表明,该校正方法能够有效去除响应非均匀性造成的条纹,得到清晰的图像。     

The Use of Filtered Radiometers for Radiance Measurement

A methodology for using a calibrated filter radiometer to measure and monitor the spectral radiance of calibration sources is described. An example is presented using the NIST calibration sphere source that is used to support the NASA Earth Observing remote-sensing program.     

时间延迟积分CCD空间相机信噪比的影响因素

为了定量评估影响时间延迟积分(TDI)CCD空间相机信噪比的因素,研究了TDICCD空间相机成像机理和噪声来源,建立了相机的信噪比模型。分析了辐射亮度、积分级数、行频和系统增益(模拟增益)对信噪比的影响。搭建了实验室辐射定标系统,模拟了相机在轨工作时的辐射亮度条件。通过辐射定标对不同工作参数与相机信噪比的关系进行了验证。结果表明:对于TDICCD相机来说,光子散粒噪声、暗电流噪声和固定图形噪声在诸多噪声中起主导作用。相机的输出信号和信噪比均随着辐射亮度、积分级数和系统增益的增加而增大,随着行频的增加而减小。辐射亮度、积分级数、行频和系统增益对信噪比的影响量不同。具体来说,即当辐射亮度、积分级数和行频变化量分别为L倍、M倍、τ倍时,其导致的信噪比变化量略大于L1/2倍、M1/2倍、τ-1/2倍。系统增益只能在相对较小的范围内影响信噪比,且信噪比变化幅度随着增益的提高逐渐减小。     

风云卫星的红外遥感亮度温度国家计量标准装置

综述了国际上美国、德国、俄罗斯的典型红外遥感亮度温度标准装置的研究现状,着重介绍了由中国计量科学研究院研制的用于风云卫星红外载荷黑体定标的红外遥感亮度温度国家计量标准装置(VRTSF)。给出了VRTSF的设计方案,描述了它的结构和光路。设计了满足风云卫星红外载荷定标黑体工作环境的真空低背景实验舱,建立了满足量值溯源需求的标准黑体辐射源作为量值标准器。标准变温黑体辐射源的温度覆盖190K~340K,口径为30mm,空腔发射率为0.999 9,温度不确定度优于50mK@300K/10μm(k=2)。该装置的光谱为(1-1 000)μm,光谱分辨率为0.2cm-1,可满足多种红外载荷的定标需求。该装置具有高温度不确定度水平、高光谱分辨率和扩展性强等特点,如未来该装置温度覆盖至(100-500)K,将会满足大部分红外载荷量值的溯源需求。     

蓝宝石光纤黑体腔传感器定度技术研究

基于Planck辐射原理和光纤测温技术的溅射高温陶瓷薄膜的蓝宝石光纤黑体腔传感器可进行恶劣环境下瞬态高温的测量。本文介绍了该传感器的结构和用来对其进行定度的系统,将已标定的钨铼热电偶和被定度的瞬态表面高温传感器同时置于乙炔焰热源所形成的高温均热金属熔池,实现了传感器静态定度;采用阶跃上升的高功率CO2激光脉冲对黑体感温腔加热进行动态标定,解决了此类高温传感器在工程应用中的标定问题。实验结果表明该传感器响应时间在10^-2s数量级,标定技术简单实用,利用该传感器首次成功地测量了某导弹发射时的瞬态高温。